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I. La notion de biodiversité

On attribue à Edward O. Wilson, célèbre biologiste américain, l'invention du mot " biodiversité ».

En réalité, en 1986, le compte rendu du premier forum américain sur la diversité biologique prit

pour titre Biodiversity, contraction de Biological diversity, contre l'avis de Wilson. Ce dernier publia néanmoins les actes de cette rencontre dans un ouvrage qui rencontra un grand succès et

contribua à populariser ce terme. L'équivalent français, biodiversité, entra dans le dictionnaire à la

même époque. L'Article 2 de la Convention sur la diversité biologique de 1992 en donne la définition suivante :

" Variabilité des organismes vivants de toute origine y compris, entre autres, les écosystèmes

terrestres, marins et autres écosystèmes aquatiques et les complexes écologiques dont ils font

partie ; cela comprend la diversité au sein des espèces et entre espèces ainsi que celle des

écosystèmes ».

1. La biosphère : une diversité considérable

On comprend ainsi que cette notion recouvre l'immense variété du vivant, dans l'espace et dans le

temps, c'est-à-dire finalement celle de la biosphère. Le constat de cette diversité est ancien

puisqu'Aristote écrivit vers 343 avant notre ère une " Histoire des animaux », une des premières

tentatives de description et de classement des êtres vivants qui d'ailleurs sous estimait les plantes,

décrites de manière très générale. Au début de notre ère, Pline l'Ancien s'inspira largement de

l'oeuvre d'Aristote pour écrire son " Histoire naturelle » en 37 volumes. Son ambition était de

décrire l'ensemble du monde connu, pas seulement le vivant. À la fin du XVII

ème

siècle, le

naturaliste anglais John Ray décrivit 6 000 espèces de plantes dans son " Historia plantarum » et

estima le nombre d'espèces d'insectes à 10 ou 20 000.

2. Seul un petit nombre des espèces vivantes a été identifié

Aujourd'hui, 1 800 000 espèces différentes ont été identifiées et nommées, dont environ 1 million

d'espèces d'insectes et on en identifie quelque 16 000 nouvelles chaque année. Simplement en

Europe, ce sont environ 600 nouvelles espèces que l'on décrit chaque année depuis le début du

XX

ème

siècle. Mais on suppose que la biodiversité est bien plus élevée encore puisque le nombre

réel d'espèces vivantes pourrait être au moins cinq à dix fois plus important. On peut noter, en

outre, que le nombre d'espèces vivantes qui ont été présentes à un moment ou à un autre sur notre

planète et la variété des écosystèmes qu'elles ont occupé est d'un ordre de grandeur bien supérieur

puisqu'au cours des temps géologiques de nouvelles espèces sont apparues, se sont répandues dans

l'environnement, puis ont disparu. L'origine de la vie sur Terre remontant à environ 3,5 milliards

d'années, ce nombre doit être considérable. On estime que le nombre d'espèces différentes actuelles

représente au maximum 1 % de celles ayant existé depuis l'origine de la vie.

II. La notion d'espèce

Dès 1809, Lamarck remarquait dans sa " Philosophie zoologique » que, plus l'inventaire des formes

vivantes progresse et " ...plus notre embarras s'accroît pour déterminer ce qui doit être regardé

comme espèce ».

La notion d'espèce peut être débattue des heures en raison de la multitude de définitions que

possède la littérature à son sujet et de la quantité de contre-exemple qui rendent chacune d'entre

elles floue. Et pour cause : l'espèce est un concept totalement humain pour permettre de "parler de

ce qu'on observe dans la nature", alors que cette dernière ne possède pas de "boîtes" aussi nettes.

1. La définition biologique de l'espèce

Classiquement, on utilise surtout le "concept biologique" d'espèce (énoncé par Ernst Mayr dans les

années 40). Pour faire simple, une espèce rassemble tous les individus capables de se reproduire

entre eux et dont les descendants sont également féconds. Par exemple : une grenouille rousse (Rana temporaria) peut faire des petits avec une autre grenouille rousse, un crapaud (Bufo bufo)

peut faire des petits avec un autre crapaud... mais une grenouille rousse ne peut pas faire de petits

avec un crapaud. Ces deux espèces possèdent des caractères en commun qui permettent de les

rassembler (avec d'autres) dans un groupe plus grand : l'ordre des Anoures... et encore avec d'autres

dans la classe des amphibiens (Lissamphibia = Amphibia) autrefois appelés Batraciens.

Le vivant est une continuité, et si des barrières reproductives (c'est à dire d'inaptitude à mélanger les

gènes) existent en effet très souvent entre les "espèces" que nous définissons, nommons et

remanions selon les critères qui semblent pertinents, de nombreux cas d'hybridation existent (dont

le " tigron », moitié tigre et moitié lion, que les enfants citent souvent).

Tout est une question d'échelle. Si l'on s'intéresse à deux espèces très éloignées l'une de l'autre, par

exemple le lion et la grenouille, l'inaptitude à faire des petits est évidente et ne connaît pas

d'exception. Dès qu'on s'intéresse à des espèces proches, voire très proches, on découvre les

subtilités de l'affaire. Les hybridations sont possibles, donnent parfois même des petits féconds...

Parfois, la seule barrière qui empêche la reproduction de deux "espèces" est purement comportementale : elles pourraient théoriquement et biologiquement se reproduire ensemble (on

peut faire des fécondations in-vitro), mais elles ont simplement cessé d'en faire acte dans la nature,

même si elles vivent au même endroit... Pour la comparaison, entre le lion et la grenouille, il y a la distance Paris-Pékin. On est incontestablement à deux endroits différents. En revanche, entre la grenouille rieuse (Rana ridibunda) et la grenouille de Lessona (Rana Lessonae), il y a une enjambée seulement. Sommes-

nous encore au même endroit, ou pas ? La nature a une réponse : "oui et non". Oui, parce que des

différences évidentes existent entre ces deux espèces. Non, parce que leur hybridation est possible,

a lieu sans arrêt et donne naissance à des grenouilles que nous nommons encore sous le nom de Rana esculenta, la grenouille verte commune d'Europe, qui est elle même féconde... (et peut se reproduire avec les deux espèces dont elle est l'hybride).

2. les autres concepts d'espèce

Bon nombre d'autres définitions existent quant à ce qu'est une espèce. Le "concept morphologique" d'espèce (on rassemble "ce qui se ressemble") cher à Cuvier ("une

espèce rassemble tous les individus qui se ressemblent autant entre eux qu'ils ressemblent à leurs

parents") est connu pour être trompeur, notamment pour les phénomènes de "convergence", à savoir

de ressemblance entre espèces (parfois aussi éloignées qu'un papillon et un colibri) liées au mode de

vie, à l'environnement.

D'autres concepts existent, notamment sur des critères écologiques et (depuis vingt ans) génétiques

(et il ne faut pas croire que ça règle les problèmes !).

Dans tous les cas, il faut se rappeler que les espèces sont avant tout des concepts de langage, même

si les scientifiques qui les font (et refont), les taxonomistes, s'efforcent de choisir les critères les plus

pertinents possibles pour les rendre représentative de réalités biologiques.

Avec les élèves ?

Les enfants ont une intuition faramineuse des contradictions du concept d'espèce. Plus que les

adultes qui sont très formatés à "essayer de donner systématiquement du sens" à ce qu'ils pensent

être des faits établis. En fonction de la classe, il faut voir jusqu'où on peut mener le débat, mais il est

très possible de discuter de ça pour peu d'en prendre le temps...

3. Et la notion de "race" ?

A l'intérieur d'une espèce, on observe une diversité morphologique entre les individus (qui peuvent

se reproduire entre eux, rappelons-le). Une "sous-espèce" consiste en un groupe d'individus qui se

trouvent isolés (géographiquement, en général) pendant un temps du reste de l'espèce et prennent

des caractéristiques morphologiques propres. Si l'isolement dure assez longtemps pour que les

différences continuent de s'accumuler, il y a "spéciation", à savoir séparation des espèces qui

finiront par être trop différentes, génétiquement, pour se reproduire. Au contraire si la barrière

disparaît, la sous-espèce recommence à se mélanger avec la population d'origine et s'y "dilue"

parfois, à long terme. Le terme de "race" est fondamentalement synonyme de "sous-espèce", mais il s'applique aux espèces animales domestiquées par l'Homme (pour leur élevage et leur commerce). Pour les végétaux, on parle de "variétés" dans le même cas de figure.

La science rechigne à parler de sous-espèces concernant l'être humain, pour des raisons éthiques.

Même si cette notion purement biologique ne remet pas en cause l'égalité des Hommes, les dérives

idéologiques existent et ont donné lieu à un débat qui foisonne encore. Notre espèce a connu les

mêmes aléas que les autres : des mélanges, des séparations géographiques, des différenciations

morphologiques... et des re-mélanges. La génétique des populations distingue 7 "groupes" génétiques au sein d'Homo sapiens. Le reste est une affaire de linguistique et d'éthique.

Avec les élèves ?

Parler de "race", c'est parler de sous-espèce... mais avec un vocabulaire dénigrant car associé à celui

des animaux domestiques. Le mot "race" nait dans la bouche des enfants bien avant le mot "espèce", justement parce qu'il fait partie du quotidien et de l'élevage des animaux qu'ils connaissent. A la question "pourquoi ces deux grenouilles rousses peuvent-elles se reproduire ensemble", nous avons obtenu massivement en CE2 la réponse "parce qu'elles sont de la même

race". Je pense qu'il ira de même dans beaucoup (la plupart ?) des classes qui mettront en place le

module. J'y vois une occasion d'engager une discussion rapide autour de ce terme en utilisant l'exemple des chiens que les enfants connaissent bien. Ils savent tous que les "races" de chiens peuvent "se

mélanger". C'est l'occasion de parler du groupe "chien" dans son ensemble et de faire prononcer le

mot "espèce" que les enfants connaissent, même s'il ne leur vient pas forcément en premier. La race

leur apparaît alors naturellement comme une subdivision de l'espèce.

Sur le principe de "peut faire des petits avec", les élèves n'ont aucun mal à considérer les Hommes

comme appartenant à la même espèce. A la question des "races humaines", si elle est posée,

l'enseignant sera libre d'entrer ou non dans le débat à la lumière de ces éclairages. Il peut, quoi qu'il

arrive, insister sur le fait que ce mot ne s'applique qu'aux espèces d'animaux domestiques et qu'il est

- dès lors - inapproprié pour parler des gens.

4. La nomenclature binominale

Même si la définition du concept d'espèce a changé au cours du temps, on a conservé la

nomenclature linnéenne dite " binominale ». Dans ce système, chaque être vivant est désigné par

deux noms latins qu'il est d'usage d'écrire en italiques : un nom de genre, commençant par une majuscule, et un nom d'espèce, commençant par une minuscule. Par exemple, le nom scientifique

du chat domestique est Felis catus, celui du lombric, un ver de terre, Lumbricus terrestris. Le genre

regroupe les espèces ayant la relation de parenté la plus proche, c'est-à-dire celles qui descendent de

l'ancêtre commun le plus récent, alors que, par le passé, les regroupements étaient établis sur la

base de ressemblances morphologiques. On sait aujourd'hui, non seulement que des organismes

ayant la même apparence peuvent appartenir à des espèces différentes, ce que peut démontrer la

génétique, mais aussi, qu'au sein d'une même espèce, la variabilité génétique peut être importante.

Il est important que, dès l'école primaire, la notion d'espèce soit fondée sur le critère de

descendance et d'interfécondité et non sur le critère de ressemblance qui n'est pas pertinent

(dimorphisme sexuel, larves et adultes, etc.). Pour appréhender les questions liées à la biodiversité,

la notion d'espèce est capitale : identifier des espèces protégées, des régimes alimentaires, élaborer

des réseaux trophiques, comprendre la place de l'homme dans la nature, la nécessité de freiner

l'érosion de la biodiversité, celle de protéger les espaces naturels ou encore savoir déjouer les

pièges des raccourcis médiatiques, nécessitent d'avoir assimilé cette notion.

Des confusions linguistiques

Il importe aussi de préciser que le nom courant des animaux, en français, ne désigne que rarement

une seule espèce. Ainsi les noms " grenouille », " crapaud », " hirondelle », " ver de terre », etc.,

correspondent respectivement à plusieurs espèces différentes. Il faut également noter que le genre

masculin ou féminin des noms courants d'animaux peut induire parfois des idées fausses, telles que

" la grenouille est la femelle du crapaud » ou " le hibou est le mâle de la chouette ». En réalité, il

existe des mâles et des femelles dans chaque espèce de grenouille, de crapaud, de hiboux, de chouette, etc. III. La biosphère est organisée en écosystèmes

Les espèces vivantes ont colonisé la plupart des milieux de la planète, y compris ceux qui semblent

les plus hostiles, comme les déserts, les sources d'eau très chaudes ou les eaux extrêmement salées.

Pour survivre et perpétuer l'espèce, chaque être vivant dépend d'une multitude d'interactions

établies avec d'autres êtres vivants ainsi qu'avec son environnement inanimé, qu'il s'agisse du sol,

de l'eau, de la lumière, du climat, etc. Pour qualifier la science qui étudie les relations entre les êtres

vivants et leur environnement, le biologiste allemand, Ernst Haeckel (1834-1919), a forgé en 1866

le terme d'écologie à partir des racines grecques, oikos (maison, habitat) et logos (discours).

1. Qu'est-ce qu'un écosystème ?

L'écologie étudie les interactions entre les organismes et les différents facteurs environnementaux,

tant abiotiques, c'est-à-dire non vivants (température, eau, lumière, sol, etc.), que biotiques, c'est-à-

dire liés aux autres êtres vivants. L'ensemble des êtres vivants d'un milieu donné constitue avec lui

un ensemble fonctionnel dont les différents constituants, êtres vivants et facteurs abiotiques

interagissent ; pour qualifier cet ensemble, le botaniste anglais Arthur Tansley a proposé en 1935 le

terme d'écosystème qui correspond à l'unité écologique de base. Pour qualifier un milieu et les

conditions qui le caractérisent, Tansley a également inventé le terme de biotope. Enfin, l'ensemble

des êtres vivants qui peuplent un biotope donné est appelé biocénose. On peut ainsi écrire :

écosystème = biotope + biocénose

On peut distinguer une multitude d'écosystèmes, par exemple, prairie, forêt, récif corallien,

ruisseau, écosystème cultivé (agroécosystème), écosystème urbain, etc., chacun étant caractérisé par

un ensemble de facteurs abiotiques et d'êtres vivants qui lui est propre.

2. Les écosystèmes, une réalité mouvante

Le simple mot d'écosystème recouvre des réalités complexes et extrêmement variées. D'une part,

les limites géographiques d'un écosystème sont parfois difficiles à tracer et elles peuvent aussi

varier dans le temps. D'autre part, un écosystème donné fait souvent partie d'un ensemble plus

vaste comportant plusieurs écosystèmes différents, qualifié de complexe écologique. En outre, en

dehors des variations liées aux saisons, les écosystèmes peuvent être affectés par diverses

fluctuations temporelles (hauteur d'eau liée aux marées, cours d'eau et mares temporaires,

inondation, sécheresse, tempête, etc.) qui modifient la répartition des êtres vivants. Enfin, si les

écosystèmes évoluent au cours du temps jusqu'à atteindre un état d'équilibre appelé " climax », ce

dernier peut aisément être rompu si le fonctionnement de l'écosystème est perturbé, en particulier

par les activités humaines.

Les êtres vivants entretiennent des relations complexes avec leur milieu : l'environnement agit sur

les êtres vivants, mais ces derniers ont également une action sur leur milieu. Ainsi, par exemple,

depuis l'apparition de la vie sur Terre il y a quelque 3,5 milliards d'années, l'activité biologique des

êtres vivants (photosynthèse, fermentations, respiration) a profondément modifié l'atmosphère

primitive de la planète, notamment en l'enrichissant progressivement en oxygène gazeux et a

contribué à la formation des sols. En outre, la libération dans l'atmosphère de grandes quantités de

gaz à effet de serre (principalement dioxyde de carbone et méthane) issus des activités humaines

depuis les débuts de l'ère industrielle semble exercer une influence déterminante sur l'évolution du

climat.

3. Les écosystèmes dépendent d'une seule source d'énergie, la lumière du Soleil

Les écosystèmes sont caractérisés notamment par leurs réseaux trophiques, c'est-à-dire par les

réseaux complexes de relations alimentaires établies entre les êtres vivants. Ces réseaux sont

traversés par un flux de matière, chaque espèce pouvant servir de nourriture à une ou plusieurs

autres espèces. En dehors de quelques cas très particuliers et extrêmement minoritaires, comme les

sources hydrothermales du fond des océans, tous les écosystèmes dépendent fondamentalement

d'une même source d'énergie, la lumière du Soleil, car c'est la photosynthèse qui est à l'origine de

la matière organique circulant d'un organisme à l'autre. La photosynthèse, réalisée exclusivement

par les organismes chlorophylliens (plantes, algues, phytoplancton), utilise l'énergie lumineuse

émise par le Soleil pour produire de l'énergie chimique sous forme de matière organique à partir du

gaz carbonique et de l'eau. Cette matière organique est la seule source de matériaux et d'énergie qui

alimente les écosystèmes.

4. Autotrophie et hétérotrophie

Parce qu'ils sont capables de produire leur matière organique à partir de précurseurs d'origine

minérale, les organismes chlorophylliens sont qualifiés d'autotrophes (du grec autos, soi-même et

trophê, nourriture). Comme ils sont à l'origine de la matière organique qui circule dans les

écosystèmes, on les qualifie également de producteurs primaires. Tous les autres êtres vivants sont

des hétérotrophes (du grec heteros, autre et trophê, nourriture) et sont qualifiés de consommateurs.

Ils élaborent néanmoins eux aussi de la matière organique qui peut servir de nourriture à d'autres

consommateurs, ce qui conduit à les considérer également comme des producteurs. Il s'agit de

producteurs secondaires lorsqu'ils se nourrissent de producteurs primaires, de producteurs tertiaires

s'ils se nourrissent de producteurs secondaires, etc. Enfin, certains microorganismes permettent le

recyclage de la matière organique en transformant les déchets ou les cadavres en matières minérales

et sont donc qualifiés de décomposeurs. Cependant, les relations contractées entre les espèces d'un

écosystème ne sont pas uniquement de nature alimentaire. Il existe également des relations

concernant la protection, le transport ou la reproduction. Ainsi, la pollinisation de la majorité des

plantes à fleurs dépend du transport du pollen réalisé par des insectes.

5. Les cycles biogéochimiques

Les substances résultant de la minéralisation de la matière organique, comme le dioxyde de

carbone, les nitrates ou l'ammoniaque, sont recyclées lorsqu'elles sont absorbées par les végétaux

chlorophylliens, producteurs primaires. Le carbone, comme les autres éléments chimiques

constituant la matière organique, circule à travers les écosystèmes sous forme de combinaisons

moléculaires variées (gaz carbonique, sucres, protéines, etc.) dont les transformations chimiques le

conduisent à passer d'un réservoir à un autre : ainsi, le carbone engagé dans le gaz carbonique du

réservoir " atmosphère » passe dans le réservoir " biosphère » lorsqu'il est utilisé par la

photosynthèse pour produire de la matière organique. En circulant entre ces réservoirs, les différents

éléments chimiques subissent un recyclage permanent qualifié de cycle biogéochimique.

La masse de matière vivante porte le nom de biomasse, mais il faut également prendre en compte la

masse de matière organique morte dont le rôle est important. La biomasse varie dans de larges

limites selon les écosystèmes, essentiellement en fonction des conditions du biotope. On l'évalue

ainsi de quelque 20 tonnes par hectare (t/ha) dans les déserts à quelque 500 t/ha dans les forêts

équatoriales. Dans un écosystème en équilibre, la biomasse des trois catégories d'organismes,

producteurs primaires, consommateurs et décomposeurs, reste sensiblement constante au cours du temps.

6. La notion de niche écologique

Dans un écosystème, chaque espèce vivante a une place et un rôle déterminés. Elle y trouve

notamment ses ressources alimentaires et son habitat, a son propre rythme d'activité et entretient

des relations variées avec d'autres espèces de l'écosystème. On parle de niche écologique pour

qualifier la place et le rôle uniques d'une espèce donnée dans un écosystème. Deux espèces

différentes ne peuvent occuper une même niche écologique : lorsque deux espèces entrent en

compétition pour une même niche, l'une des deux finit par en être éliminée. C'est pourquoi

l'introduction dans un écosystème d'espèces étrangères est à proscrire : lorsqu'elles entrent en

compétition avec des espèces locales occupant la même niche écologique, ces dernières risquent

d'être éliminées. Ainsi, l'introduction en France de l'écrevisse américaine a conduit à la quasi

disparition des espèces autochtones. De la même façon, les tortues de Floride relâchées dans la

nature entrent en compétition avec la cistude, une tortue aquatique d'Europe, dont l'espèce est

désormais menacée de disparition. IV. La biodiversité résulte de l'évolution La notion scientifique d'évolution est l'une des notions les plus fondamentales de la science

moderne et la théorie de l'évolution est si féconde qu'elle permet d'expliquer la plupart des

caractéristiques du monde vivant : elle rend intelligible l'histoire de la vie, que l'on peut décrypter notamment à travers les archives que constituent les fossiles, mais aussi par l'analyse génétique ; elle explique pourquoi le vivant se caractérise à la fois par une profonde unité, notamment

biochimique, génétique et physiologique, et par une extraordinaire diversité, puisque l'on a

décrit près de 2 millions d'espèces actuelles différentes ; elle rend compte de la répartition géographique des organismes, tant à notre époque que dans le passé.

1. L'évolution biologique est étayée par un faisceau d'indices convergents

On dispose aujourd'hui de preuves scientifiques issues indépendamment de la géologie, de la paléontologie et de la biologie qui démontrent que la vie a une histoire, longue d'environ 3,8

milliards d'années, et que tous les êtres vivants dérivent d'une origine commune et ont évolué au

cours des temps géologiques. Aucune donnée scientifique n'est venue jusqu'ici remettre en cause ces

notions fondamentales d'origine commune et d'évolution du vivant et elles ne sont plus contestées

aujourd'hui dans le monde scientifique. Cependant, comme pour toute théorie scientifique,

différents aspects de l'évolution font encore l'objet de recherches et de discussions ; il en résulte que

des précisions, voire des corrections, sont apportées régulièrement par la recherche.

Une des conséquences de l'évolution est que les espèces actuelles sont d'autant plus apparentées

entre elles qu'elles ont un ancêtre commun plus récent. C'est pourquoi la classification du vivant est

désormais établie sur des bases phylogénétiques, c'est-à-dire qu'elle classe les organismes en

fonction de leurs relations de parenté évolutive identifiées par le partage de caractères communs. La

notion d'évolution est devenue tellement centrale pour la biologie que Theodosius Dobzhansky, un

des grands spécialistes de l'évolution, a pu écrire : " Rien n'a de sens en biologie, si ce n'est à la

lumière de l'évolution ».

2. Tous les êtres vivants actuels descendent d'un ancêtre commun

Les biologistes s'accordent pour regrouper les êtres vivants en trois grands ensembles : les

eubactéries (bactéries ordinaires), les archéobactéries ou archées (bactéries archaïques) et les

eucaryotes (organismes formés de cellules comportant un véritable noyau). Ces trois ensembles, issus d'un même ancêtre commun appelé LUCA (Last Universal Common Ancestor, Dernier

ancêtre commun universel), constituent les trois branches de l'arbre généalogique du vivant et tous

les êtres vivants, actuels comme disparus, appartiennent à l'une de ces trois branches. Les principaux groupes d'eucaryotes sont les plantes, différents types d'algues, les animaux, les champignons ainsi qu'une multitude d'espèces d'organismes unicellulaires. Les bactéries, les

archées et tous les organismes unicellulaires sont invisibles à l'oeil nu et sont donc qualifiés de

microorganismes, ce qui ne préjuge toutefois en rien de leurs relations de parenté. Malgré leur taille

microscopique, ils jouent un rôle essentiel dans le fonctionnement des écosystèmes et on estime

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